超临界碳氢燃料热裂解，是指碳氢燃料在超临界条件下（压力高于燃料临界压力、温度高于临界温度）受热发生化学键断裂、大分子转化为小分子的热化学反应过程。
不同碳氢燃料的临界参数存在差异，例如：航空煤油RP-3的临界压力约为2.4MPa，临界温度约为387℃；正癸烷的临界压力为2.11MPa，临界温度为344.6℃；JP-10的临界压力为3.73MPa，临界温度为425℃。当燃料进入超临界状态后，其热物性在拟临界温度区间发生剧烈突变，密度、黏度、扩散系数等参数随温度呈非线性变化。
按照应用场景分类，超临界碳氢燃料热裂解可以分为再生冷却通道内裂解（服务于发动机热防护）和燃料预处理裂解（服务于燃烧性能调控）两类。超临界碳氢燃料热裂解的核心应用场景是超燃冲压发动机再生冷却。作为高超声速飞行器主流动力装置，超燃冲压发动机在高马赫数飞行工况下将面临巨大热负荷，发动机壁面工作温度超出材料耐受上限，再生冷却技术是实现其热防护较为经济高效的方案。
超燃冲压发动机再生冷却的原理是：碳氢燃料经燃油驱动泵加压至超临界压力后，进入再生冷却通道，在超临界压力下吸收壁面热量。随着吸热量增加，燃料温度升高至600~800K（依燃料种类与压力而定）时发生热裂解，生成小分子产物。这一过程通过物理显热和化学热沉（裂解吸热）两种机制共同吸收热量。裂解生成的小分子产物随后进入燃烧室参与燃烧，释放出冷却过程中吸收的化学和物理热沉，实现冷却与推进的闭环耦合。
新思界
行业分析人士表示，从应用前景看，随着全球高超声速飞行器研发投入的持续增加，再生冷却技术作为热管理的关键手段，对超临界碳氢燃料热裂解的基础研究与工程验证需求将长期存在。我国多个科研机构在超临界碳氢燃料热裂解技术领域开展了系统研究。
北京理工大学团队针对吸热型碳氢燃料在再生冷却通道内的流动换热、跨临界相变、超临界裂解以及气固壁面结焦积碳之间的复杂耦合过程进行了综合分析；清华大学团队综述了碳氢燃料在圆管、矩形通道和旋转条件下的超临界对流换热规律及换热关联式，归纳了燃料热裂解的测量方法、反应机理及热裂解模型。
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